ثبت واضح‌ترین تصاویر ثبت شده از مولکول DNA

به گزارش ایسنا به نقل از دیلی میل، محققان دانشگاه های شفیلد (Sheffield)، لیدز (Leeds) و یورک (York) با ترکیب شبیه سازی ابررایانه ای و میکروسکوپ های پیشرفته اتمی تصاویری از مولکول ها ثبت کردند.

وضوح بالا و شبیه سازی به آنها اجازه داد تا حرکت و موقعیت اتم ها را در یک رشته دی ان ای (DNA) بررسی و مشاهده کنند. به گفته ی محققان انگلیسی این پروژه، مشاهده ی دی ان ای با این جزئیات میتواند توسعه ی روش های ژن درمانی را سرعت ببخشد. این تصاویر با وضوح بالا نشان می دهد که چگونه فشارها و پیچیدگی های وارد بر دی ان ای باعث تغییر شکل آن درون سلول می شود. پیش از این دانشمندان تنها قادر بودند تا دی ان ای را به وسیله ی میکروسکوپ هایی که تنها می توانستند عکس های ثابت بگیرند ببینند اما این فیلم میتواند حرکت اتم هارا نشان دهد.

این تصاویر به حدی با جزئیات هستند که میتوان ساختار دو رشته ای دی ان ای را مشاهده کرد اما هنگامی که دانشمندان این مشاهدات را با شبیه سازی رایانه ای ترکیب کردند موفق شدند موقعیت هر اتم را در دی ان ای و نحوه ی پیچ تاب خوردن آن ها را نیز مشاهده کنند.

هر سلول انسان رشته ی دومتری دی ان ای دارد. این رشته ها تکامل یافته اند تا برای قرار گرفتن درون سلول پیچ و تاب بخورند. این بدان معناست که دی ان ای حلقه شده در سراسر ژنوم وجود دارد و آن دسته که پیچ خوردگی ندارند تحرک کمتری نسبت به دسته ی دیگر دارند.

محققان حلقه های کوچک دی ان ای را مورد بررسی قرار دادند. این حلقه ها خاص هستند زیرا مولکول ها از دو طرف بهم وصل شده اند. این حلقه ها به محققان کمک می کند تا بتوانند پیچیدگی دیگری در دی ان ای ایجاد کنند و حرکت آن را بیشتر کنند. هنگامی که آن ها دی ان ای بدون پیچ خوردگی را بررسی کردند تحرک کمی مشاهده کردند. درحالی که وقتی به دی ان ای یک تاب خوردگی دیگر اضافه کردند مشاهده کردند که سرعت تحرک آن بیشتر شد و اشکالی عجیب به خود گرفت. آن ها دریافتند این حرکات و اشکال عجیب کلید جذب مولکول های دیگر توسط دی ان ای هاست و هنگامی که آن ها اشکالی گسترده تر به خود می گیرند تعداد بیش تری از مولکول ها جذب آن ها می شوند.

تحقیقات قبلی نشان می داد که این حلقه های کوچک دی ان ای میتوانند مشخص کننده ی سن و سلامت باشند و همچنین برای تشخیص زودهنگام بیماریها مورد استفاده قرار گیرند.

از آن جایی که این حلقه ها میتوانند پیچ خورده و خم شوند می توانند بسیار فشرده شوند. مطالعه ی دی ان ای با این جزئیات و فهمیدن آن که چگونه این حلقه های فشرده در داخل سلول جا می گیرند میتواند به افزایش سرعت توسعه ی ژن درمانی کمک کند.

دکتر آلیس پاین (Alice Pyne) استاد پلیمر و ماده چگال نرم در دانشگاه" شفیلد" که این تصاویر را ثبت کرده می گوید: دیدن، باور کردن است، اما وقتی پای چیزی به کوچکی دی ان ای در میان باشد مشاهده ی ساختار دورشته ای مولکول دی ان ای بسیار چالش برانگیز است. این فیلم به ما این امکان را داد تا پیچ خوردن دی ان ای را در سطحی که هرگز ندیده بودیم ببینیم.

پروفسور لین زچی ادریچ (Lynn Zechiedrich) از دانشگاه پزشکی بیلور (Baylor) در هیوستون تگزاس که حلقه های دی ان ای استفاده شده در این تحقیقات را ساخته است می گوید: این تحقیقات قابل توجه بود. آن ها جزئیات دقیقی از جمله چروک خوردگی ها، حباب ها، اشکال عجیب دی ان ای را به تصویر کشیدند و ما امیدواریم روزی بتوانیم این شکل گیری دی ان ای را کنترل کنیم.

دکتر سارا هریس (Sarah Harris) از دانشگاه لیدز که تحقیقات را نظارت می کرد می گوید: این تحقیقات نشان می دهد که قوانین فیزیک بر روی حلقه های کوچک دی ان ای نیز صادق است. همان طور که در ذرات زیراتمی و کهکشان ها وجود دارد. ما می توانیم از ابررایانه ها برای درک فیزیک دی ان ای های تاب خورده استفاده کنیم تا برای درمان بیماریها حلقه های دی ان ای اختصاصی طراحی کنیم.

این مقاله در Nature Communications به چاپ رسیده است.